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RFID技术在智能交通中的应用探讨

范文

任盈之

【摘要】智能交通系统通过获取车辆的身份信息和位置信息，以此实现“车联网”的规模与效应。本文介绍了RFID定位的基本方法，探讨了将RFID技术应用在通定位中的可行性以及实用性。

【关键词】 RFID 智能交通定位

一、引言

智能交通系统融合了通信与网络传输技术、计算机处理技术、“3S（global positioning system， GPS ； geographical information system，GIS； remote sensing，RS）”技术等前沿技术，将信息采集与分析有效集成，提高了运输效率和管理水平。现有的几种车辆定位与位置信息获取系统，如GPS系统、数字电视定位等，不能做到完全覆盖交通设施，比如在高架桥、立交桥、地下停车场等场景中，GPS信号将会丢失，这使得车辆在以上情况下不能与智能网路终端相联，大大限制了智能交通的应用。

射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）通过无线射频方式来获取物体的相关数据，并对物体加以识别，是一种非接触式的自动识别技术。通过射频信号对目标ID采取自动识别得到目标个体信息，同时获取数据信息。RFID可以在无人工干预的情况下识别高速运动的物体，也可以同时识别多个目标，能够实现远程读取，非常适合于交通场景下对车辆的定位[1]。

二、RFID技术在交通定位中的应用

2.1适用环境分析

在现有的交通基础设施中，已经出现了基于RFID的技术，如高速公路上的ETC通道、汽车防盗系统等。从整体的角度去考虑，将上述系统所实现的功能与定位功能相结合，就不需要重新搭建系统应用环境，同时，车辆上附着的是无源电子标签，经济实用。

RFID车辆定位系统主要由电子标签、阅读器、天线和智能网路终端组成。将RFID电子标签置于车辆的前挡风玻璃上，标签上含有车辆的ID识别信息。阅读器通过天线接收到信号后，对信号进行解码分析与数字处理获取ID识别信息，同时利用收发信号之间的参数信息，完成定位。

在停车场环境中，为了更加有效的进行车辆调配管理，使得停车位规划和利用更加高效，确定车辆移动中的实时位置显得尤为重要。如图1所示，车位上方的传感装置用以确定该车位使用情况，如果处于空闲状态，则将空闲信息将上报管理终端，管理终端对待停车车辆进行指引。入口、出口处设置的收费系统可与智能管理终端相联，方便统一管理。在每层的角落设置RFID阅读器，虽然驶入停车场的车辆的前进方向难以确定，但是带有圆极化天线的阅读器的无线射频能量以圆形螺旋式辐射，当发生反射时分为左旋圆极化分量与右旋圆极化分量[2]，能够满足定位需求。

在多车道行驶环境中，经常使用车道判别来进行车道保持提醒与车道变换通知，通过在路肩和路缘带设置标签，同时在车辆上安装阅读器的方式达到获取车辆位置与车道信息的目的，这种方式下需要为每辆车配备阅读器，在道路上大量布置RFID标签，实现全面覆盖。

2.2定位算法分析

现有的基于RFID的定位算法主要包括接收信号强度法（RSSI）、到达时间法（TOA）、到达时间差法（TDOA）、到达入射角法（AOA）、到达相位法/到达相位差法（POA/ PDOA）。

基于RSSI的定位系统设备简单，价格便宜，它们主要是通过利用现实可用的无线电信号的能量强度信息或RSS的改变量来对目标对象进行定位或追踪，但是信号强度的衰减不仅仅是由距离因素决定，障碍物、物体的移动均会对信号传输产生影响，例如多径传播对定位精度的影响以及噪声干扰和对多目标进行定位的影响。TOA/TDOA方法利用阅读器采集信号时间来进行定位，而POA/PDOA方法利用信号相位信息来实现定位。

基于相位差的定位方式与其他方式相比精度更高，阅读器发送的信号经过标签调制后反向散射返回阅读器，通过计算得出接收信号相位差变化率进而得到目标的移动速度。相位模糊是PDOA方法应用在RFID定位中的主要障碍，但是只要所选载波频率满足一定条件就能很好地克服相位模糊问题[3]，在复杂传播环境中，接收信号可能会在某些频率上存在严重衰落，这时基于多载波调制的定位技术可以提供频率分集以克服频率选择性衰落。上述高精度的定位方法提供了对车辆进行追踪定位的可行性。

三、结语

将RFID技术应用于车辆定位领域，一方面可以充分发挥RFID体积小、容量大、自动识别以及远距离可同时识别的优势，另一方面可以通过智能终端实时掌控人、车、路的交互信息，提高道路的通行能力和停车场的管理水平，实现车辆的全面监控与智能化管理。因此，将RFID技术应用于车辆定位对实现智能交通管理帮助巨大，具有很高的实用价值和社会意义。

参考文献

[1]黄玉兰. 物联网射频识别（RFID）技术与应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2013

[2]罗续成. 平直地面对一类圆极化波的等效反射系数[J]. 宇航学报， 1990， 3： 016

[3]Xin Li， Yimin Zhang， Amin， M.G. Multifrequency-Based Range Estimation of RFID Tags[C]. 2009 IEEE International Conference on RFID ， Orlando， FL， 2009：147–154

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